CN113975940A - 双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 - Google Patents
双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113975940A CN113975940A CN202111161387.5A CN202111161387A CN113975940A CN 113975940 A CN113975940 A CN 113975940A CN 202111161387 A CN202111161387 A CN 202111161387A CN 113975940 A CN113975940 A CN 113975940A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionic liquid
- choline
- inorganic base
- bifunctional ionic
- composite absorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title abstract description 12
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229960001231 choline Drugs 0.000 claims abstract description 30
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- -1 (2-amino-ethyl) -ethyl- (2-hydroxy-ethyl) -methylammonium Chemical compound 0.000 claims description 7
- XYJVGUKOTPNESI-UHFFFAOYSA-N 2-[2-aminoethyl(methyl)amino]ethanol Chemical compound NCCN(C)CCO XYJVGUKOTPNESI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims description 3
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical class CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract description 4
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N bromoethane Chemical compound CCBr RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- PNNKWTMBTSKGJR-UHFFFAOYSA-M diethyl-(2-hydroxyethyl)-methylazanium;bromide Chemical compound [Br-].CC[N+](C)(CC)CCO PNNKWTMBTSKGJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- UWKDZWSATBBGBN-UHFFFAOYSA-N 2-[ethyl(methyl)amino]ethanol Chemical compound CCN(C)CCO UWKDZWSATBBGBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/30—Alkali metal compounds
- B01D2251/304—Alkali metal compounds of sodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/30—Alkali metal compounds
- B01D2251/306—Alkali metal compounds of potassium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/60—Inorganic bases or salts
- B01D2251/604—Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/30—Ionic liquids and zwitter-ions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明提供一种胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，所述吸收剂由胆碱类双功能离子液体、无机碱和溶剂组成；本发明利用胆碱类双功能阴离子的离子液体来高效捕集NO2，通过离子液体与NO2相互作用生成中间产物，再与无机碱化学反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐，不仅实现了高吸收容量，为NO2的脱除提供了一种可能的方法，而且与传统无机碱液脱除NO2的方法比较，本发明利用了功能化离子液体与NO2反应生成中间产物R‑NO2，从而显著地提高了脱除效率，可维持近100％的脱除率，该方法在工业脱硝以及硝酸盐资源化利用方面极具前景。
Description
技术领域
本发明涉及离子液体绿色化学和烟气脱硝技术领域，是一种双功能离子液体联合无机碱液高效的液体吸收剂及其在循环吸收脱除NO2中的应用。
背景技术
随着工业化和城镇化速度的加快，燃煤电厂、硝酸厂以及汽车尾气排放的氮氧化物(NOx)是造成环境污染的主要原因，时刻危害着人们的身体健康。氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2等。
目前，控制NOx排放的主要方法是烟气脱硝技术，分为干法脱硝和湿法脱硝。干法脱硝中应用最广泛的SCR技术，虽然脱硝效率高，但不适合处理一些半封闭空间和化工企业常温排放的低浓度NOx，此外还存在氨泄漏的风险。湿法脱硝包括碱液吸收技术、氧化还原吸收技术、络合吸收技术等，其中碱液吸收技术运行成本相对较低，吸收后的产物硝酸盐和亚硝酸盐可资源化利用。从理论上来说，碱液吸收法不但可将NOx去除，所得硝酸盐产物还可以用作防腐剂、防冻剂和肥料等，产生一定的经济效益。但我们在前期的研究中发现，碱液对NO2的吸收效率并不高，纯1％的KOH吸收NO2净化效率只有55％，只比纯水吸收提高了10％的效率。更让人意外的是，提高碱液的浓度不仅没有增加吸收效率，反而出现了效率下降的现象。另外，随着进口NO2浓度的下降，碱液吸收净化效率也出现显著的下降。这充分表明NO2进入液相后与KOH和水发生的化学反应并不是这个反应的速控步骤，而真正决定吸收效率是气相的NO2如何快速溶解到水中。因此如何提高气相NO2传质到液相，并抑制液相NO2重新扩散到气相是碱液吸收净化NO2关键科学问题。
为解决低浓度NO2气液界面的传质问题，我们前期工作发现由有机阳离子以及有机阴离子或者无机阴离子组成的离子液体常在气体吸收过程中被用作绿色吸收剂，尤其是功能化离子液体可以高效吸收分离氮氧化物(NOx)等无机气体。目前报道的在较大的吸收压力的情况下，聚唑基硼酸离子液体、咪唑类离子液体等对NOx有较高的吸收量和较好吸收效率，功能性离子液体其***的功能性基团可以很好的络合捕集气体SO2、CO2、NO2等酸性分子，并且在一定的热作用和溶剂作用下，酸性气体可以可逆脱附得到再生。因此我们提出是否可以采用功能性离子液体作为络合剂加入到碱液中，离子液体可以快速从气相中捕获到NO2，并将其带入到水相，在离子液体作用下，抑制了捕获的NO2从新扩散到气相。不仅如此，在离子液体的捕获下，可以大幅提高水相中NO2局部浓度，从而加快酸碱中和反应的进行。
发明内容
针对现有技术在氮氧化物脱除过程中存在的能耗大、吸收率低等不足，本发明提出一种胆碱类双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其在脱除低浓度(≤1000mg/m3)NO2中的应用，该方法解决了现有技术的能耗高等问题，可以将离子液体循环利用，可以实现NOx液相高效循环吸收。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，所述吸收剂由胆碱类双功能离子液体、无机碱和溶剂组成；所述胆碱类双功能离子液体的阳离子为(2-氨基-乙基)-乙基-(2-羟基-乙基)-甲基铵，阴离子为卤素离子(如氟、氯、溴、碘离子，优选溴离子)；所述无机碱为KOH、NaOH中的一种或两种的混合物(优选KOH)；所述溶剂为乙二醇(EG)、丙三醇(Gly)、水(H2O)中的一种或两种的混合物(优选乙二醇与水的混合物或丙三醇与水的混合物，最优选为质量比为1：1的乙二醇与水的混合物)；所述吸收剂中，所述胆碱类双功能离子液体的质量浓度为0.25％～5％(优选0.25％～1％)，所述无机碱的质量浓度为0.25％-5％(优选0.25％～2％)，其余为所述溶剂。
本发明尤其推荐所述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂由(2-氨基-乙基)-乙基-(2-羟基-乙基)-甲基-溴化铵、KOH与质量比为1：1的乙二醇与水的混合物组成；所述吸收剂中，所述胆碱类双功能离子液体的质量浓度为1％，所述无机碱的质量浓度为1％。
进一步，所述胆碱类双功能离子液体按如下方法制备：将2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇和卤代乙烷(优选为溴乙烷)溶于乙腈中，于60℃搅拌反应12h，60℃旋蒸，得到所述胆碱类双功能离子液体；所述2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇和卤代乙烷的物质的量之比为1:1.5。由于溴乙烷和乙腈的沸点较低，反应结束后旋蒸除去即可。
优选地，所述乙腈的体积以所述2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇的物质的量计为3L/mol。
本发明还提供一种上述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂在吸收脱除NO2中的应用。
具体的，所述应用为：将所述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂加入带砂芯的鼓泡反应器，以含NO2的空气通入所述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，(通过质量流量计)控制NO2流量为2.5～50mL/min，所述含NO2的空气中，(通过所述空气的流量调整)NO2浓度为50～1000mg/m3，气体总流量为1L/min，吸收温度为25～120℃，完成NO2的吸收脱除。
复合吸收剂可以循环再生利用。
作为本发明的进一步改进，NO2初始浓度为100～500mg/m3。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明涉及一种利用胆碱类双功能阴离子的离子液体来高效捕集NO2，通过离子液体与NO2相互作用生成中间产物，再与无机碱化学反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐，不仅实现了高吸收容量，为NO2的脱除提供了一种可能的方法，而且与传统无机碱液脱除NO2的方法比较，本发明利用了功能化离子液体与NO2反应生成中间产物R-NO2，从而显著地提高了脱除效率，可维持近100％的脱除率，该方法在工业脱硝以及硝酸盐资源化利用方面极具前景。
附图说明
图1为本发明的一种NO2液相吸收装置示意图，其中：1NO2气体钢瓶，2空气钢瓶，3缓冲瓶，4质量流量计，5气体混合器，6砂芯鼓泡反应器，7水浴/油浴锅，8testo350烟气分析仪
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1离子液体的合成准确称量1.182g(0.01mol)2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇、1.782g(0.015mol)溴乙烷溶于30mL乙腈中于三颈烧瓶中，将烧瓶置于60℃恒温水浴锅中，用磁力搅拌器将烧瓶中的混合物搅拌12h，在60℃旋转蒸发仪对所得溶液进行旋蒸，获得(2-氨基-乙基)-乙基-(2-羟基-乙基)-甲基-溴化铵离子液体(R)备用。
实施例2吸收剂的制备
将KOH固体和/或(2-氨基-乙基)-乙基-(2-羟基-乙基)-甲基-溴化铵离子液体(记为R)溶解于溶剂，即得到吸收剂。
按下表配置各种质量分数的吸收剂：
实施例3二氧化氮吸收检测
在图1所示的装置中检测复合吸收液的NO2吸收容量：
所述装置钢瓶中的NO2-N2标准气、空气分别经过缓冲瓶3、质量流量计4，经气体混合器5充分混合为流速1.0L/min的模拟烟气；通过调节质量流量计得到不同目标NO2浓度的模拟烟气。
实验设置两个测量点，第一个测量点(前取样口)位于反应管前，第二个测量点(后取样口)位于反应管后；实验开始前用Testo350烟气分析仪(误差控制在±5％)测量前取样口的NO2浓度；将水浴或油浴锅设定至目标温度，将配置好的50.0g吸收液转移至一内径为40mm的带砂芯的鼓泡反应器6中，待温度恒定后，模拟烟气通过反应管中的吸收液进行吸收，最后室外放空。检测时，每隔一段时间用烟气分析仪分别测量前后取样点处的NO2浓度。
按照下表的参数设置，检测实施例1中各个吸收液的NO2吸收率：
实施例4
准确称量1.032g(0.01mol)2-(N-甲基乙基氨基)乙醇、1.782g(0.015mol)溴乙烷溶于30mL乙腈中于三颈烧瓶中，将烧瓶置于60℃恒温水浴锅中，用磁力搅拌器将烧瓶中的混合物搅拌12h，在60℃旋转蒸发仪对所得溶液进行旋蒸，获得二乙基-(2-羟基-乙基)-甲基-溴化铵(R1)离子液体。
作为与本发明的比较，用0.5g二乙基-(2-羟基-乙基)-甲基-溴化铵(R1)离子液体替换1％R-1％KOH-EG-H2O复合吸收剂中的R配置成1％R1-1％KOH-EG-H2O复合吸收剂，其他成分用量相同；将1％R1-1％KOH-EG-H2O复合吸收剂置于相同反应器中，于80℃下以1L/min的气体流速向反应器中100mg/m3的NO2气体，获得的吸收效率为71.6％。
综上，此专利中用到的胆碱类离子液体联合无机碱液吸收NO2的方法，能耗低，NO2脱除效率高，可以通过加入无机碱循环利用离子液体。
Claims (10)
1.一种胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂由胆碱类双功能离子液体、无机碱和溶剂组成；所述胆碱类双功能离子液体的阳离子为(2-氨基-乙基)-乙基-(2-羟基-乙基)-甲基铵，阴离子为卤素离子；所述无机碱为KOH、NaOH中的一种或两种的混合物；所述溶剂为乙二醇、丙三醇、水中的一种或两种的混合物；所述吸收剂中，所述胆碱类双功能离子液体的质量浓度为0.25％～5％，所述无机碱的质量浓度为0.25％-5％，其余为所述溶剂。
2.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述胆碱类双功能离子液体的阴离子为氟、氯、溴或碘离子。
3.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：将2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇和卤代乙烷溶于乙腈中，于60℃搅拌反应12h，60℃旋蒸，得到所述胆碱类双功能离子液体；所述2-(2-氨基-乙基-甲基-氨基)乙醇和卤代乙烷的物质的量之比为1:1.5。
4.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述无机碱为KOH。
5.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述溶剂为乙二醇与水的混合物或丙三醇与水的混合物。
6.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述溶剂为质量比为1：1的乙二醇与水的混合物。
7.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂中，所述胆碱类双功能离子液体的质量浓度为0.25％～1％。
8.如权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂中，所述无机碱的质量浓度为0.25％～2％。
9.一种权利要求1所述的胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂在吸收脱除NO2中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于所述应用为：将所述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂加入带砂芯的鼓泡反应器，以含NO2的空气通入所述胆碱类双功能离子液体联合无机碱的复合吸收剂，控制NO2流量为2.5～50mL/min，所述含NO2的空气中，NO2浓度为50～1000mg/m3，气体总流量为1L/min，吸收温度为25～120℃下，完成NO2的吸收脱除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111161387.5A CN113975940A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111161387.5A CN113975940A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113975940A true CN113975940A (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=79737471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111161387.5A Pending CN113975940A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113975940A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114748986A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-15 | 昆明理工大学 | 一种复合吸收剂同步脱氟脱硝的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1698929A (zh) * | 2005-05-09 | 2005-11-23 | 中国科学院过程工程研究所 | 醇胺羧酸盐功能化离子液体 |
| CN104174264A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 南京信息工程大学 | 一种功能型离子液体及其合成方法和应用 |
| CN106268317A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用离子液体和尿素进行烟气脱硝的方法 |
| CN106731488A (zh) * | 2015-11-24 | 2017-05-31 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种纳米材料增强气体在离子液体中溶解的方法 |
| CN107349753A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-17 | 天津大学 | 一种利用基于1,3‑二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法 |
| CN109701361A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 辽宁科技大学 | 用于吸收so2和no2的多元醇-胆碱类低共熔溶剂及制备方法 |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202111161387.5A patent/CN113975940A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1698929A (zh) * | 2005-05-09 | 2005-11-23 | 中国科学院过程工程研究所 | 醇胺羧酸盐功能化离子液体 |
| CN104174264A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 南京信息工程大学 | 一种功能型离子液体及其合成方法和应用 |
| CN106731488A (zh) * | 2015-11-24 | 2017-05-31 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种纳米材料增强气体在离子液体中溶解的方法 |
| CN106268317A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用离子液体和尿素进行烟气脱硝的方法 |
| CN107349753A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-17 | 天津大学 | 一种利用基于1,3‑二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法 |
| CN109701361A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 辽宁科技大学 | 用于吸收so2和no2的多元醇-胆碱类低共熔溶剂及制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114748986A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-15 | 昆明理工大学 | 一种复合吸收剂同步脱氟脱硝的方法 |
| CN114748986B (zh) * | 2022-04-22 | 2024-05-10 | 昆明理工大学 | 一种复合吸收剂同步脱氟脱硝的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107715845B (zh) | 一种烟气脱硫脱硝吸附剂及其制备和使用方法 | |
| CN105536434B (zh) | 一种用于酸性气体分离的液-液相变吸收剂 | |
| CN112387071A (zh) | Co2捕集方法和装置 | |
| CN103059062B (zh) | 功能化离子液体及其应用 | |
| CN107362823A (zh) | 一种室温降解室内甲醛的催化材料及其制备方法 | |
| CN113975940A (zh) | 双功能离子液体联合无机碱液的复合吸收剂及其应用 | |
| CN103755639B (zh) | 一种氨基乙酸功能性离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN102441312A (zh) | 一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂及其制备方法 | |
| CN114570178A (zh) | 一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用 | |
| CN104289075A (zh) | 用于吸收so2气体的负载型离子液体及其制备方法 | |
| CN102065982B (zh) | 用于从气流除去co2的改善的醇胺 | |
| US10335735B2 (en) | Method of capturing carbon dioxide | |
| CN115999325A (zh) | 一种离子液体相变吸收剂及其应用 | |
| CN103170216A (zh) | 一种含醇胺型离子液体捕集二氧化碳的复合吸收剂 | |
| CN103111160B (zh) | 利用咪唑类离子液体复合材料吸收no2气体的方法 | |
| CN107303463A (zh) | 超重力技术无害化脱除低浓度NOx的方法 | |
| CN104402733A (zh) | 用于吸收so2气体的低碳直链伯胺类离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN113842892A (zh) | 利用酰胺/磷酸基团改性天然纤维处理含铀废水的方法 | |
| CN107855102A (zh) | 氯化苯尾气吸附剂的制备方法及尾气回收净化方法 | |
| CN110508114A (zh) | 一种烟气二氧化硫复合吸收剂和吸收的方法 | |
| CN110465277A (zh) | 一种用于污泥好氧堆肥混合气体分离和氨气回收的氨气分子印迹吸附剂及其制备 | |
| CN106984152A (zh) | 一种用于捕集二氧化碳的新型两相混合物 | |
| CN105169921B (zh) | 用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法 | |
| CN105833829B (zh) | 一种修饰型多孔碳酸钙吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN113735786B (zh) | 一种高效可逆吸收氨气的多位点三氮唑类离子液体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |